JP2007152502A - 自動加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、木材の複雑な形状の加工を仕上げまで効率よく行うことができるとともに多品種少量生産にも効率良く対応でき、また、斜め穴開け加工の場合には穴位置精度を向上させ、さらに、切削加工の場合には一度に広い範囲を加工できる自動加工システムを提供する。
【解決手段】 複数のマニピュレータ型多関節ロボット１１，１２，１３と、ロボット１１，１２，１３の先端部に装着する回転工具１６と、ワーク１５を搬送するためにロボット１１，１２，１３に装着する把持装置２５と、回転工具１６及び把持装置２５を交換する工具交換台２７，２８と、ロボット１１，１２，１３の動作、回転工具１６の回転及び把持装置２５の把持動作を制御する制御装置３２とからなり、ワーク１５の把持、搬送、斜め穴加工、曲面切削加工、曲面研磨加工の組み合わせを、ロボット１１，１２，１３が役割分担し、搬送と各加工とを協働して行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、木製の民芸調家具等を製作するために穴開け加工、曲面切削加工、曲面研磨加工を行う自動加工システムに関するものである。

従来の自動加工システムとして、ロボットの腕の先端に回転駆動型工具としてのグラインダを装着したもの（例えば、特許文献１参照）、多関節型ロボットを用いてプレカット木材を加工するもの（例えば、特許文献２参照）、多軸アームロボットでクレイモデルを作製するもの（例えば、特許文献３参照）が知られている。
また、従来の切削工具として、３次元曲面加工に用いる円弧刃エンドミルが知られている（例えば、特許文献４参照）。
特開２０００−１２７０１８公報 特開２００５−２５４３７８公報 特開２００４−２１８５０公報 特開平１１−１５６６２１号公報

特許文献１の図１には、マニピュレータ型ロボット３０の先端に切削工具としてのディスク１３を備えるグラインダ１１を取付けたことが記載されている。
特許文献２の図１０には、多関節型アーム式ロボット１と、木材を搬送するコンベア２ａ，２ｂと、木材を加工するための可動式加工台３ａ，３ｂとを備えた加工装置が記載されている。多関節型アーム式ロボット１は、特許文献２の図１１に示される通り、先端にモータ装置１２を取付け、このモータ装置１２にアダプター装置１３を介して丸鋸、カッター、ドリル等の加工工具１４を装着したものである。

特許文献３の図１には、多軸アームロボット１を備えたモデル加工システム１００が記載されている。モデル加工システム１００では、ハンドワークにより形成した曲面形状を取得してこれを反転させ、その反転形状の加工パスに基づいてハンドワーク側と反対側を多軸アームロボット１で転写加工するものである。多軸アームロボット１は、先端にドリル、エンドミル等の工具１１を取付けたものである。
特許文献４の図５及び図６には、曲率半径の異なる円弧刃４と第二の円弧刃６とを形成した円弧刃エンドミルが記載されている。

特許文献１に示されたロボット３０では、ディスク１３、即ち研削工具で被加工材の研削加工が可能であり、特許文献２に示された多関節型アーム式ロボット１では、丸鋸、カッター、ドリル等で木材の切削加工及び穴開け加工が可能であり、特許文献３に示された多軸アームロボット１では、ドリル、エンドミル等でクレイ、樹脂その他の軟質加工物の切削加工及び穴開け加工が可能であるが、例えば、ワークとして木材の複雑な形状を加工する場合、穴開け、切削加工そして仕上げ加工である研磨加工を連続的に効率良く行うには上記の特許文献１〜特許文献３の構成では対応が難しい。

特に、多品種少量生産を行う場合、１台のロボットで穴開け加工、切削加工及び研磨加工等の複数種類の加工を行うには生産効率が悪くなるが、複数のロボットに役割を分担させるとともに各ロボットの連係を考慮することで生産効率を改善できる。

また、例えば、特許文献２及び特許文献３に示されるドリルで斜め穴を開ける場合、穴開け加工中に、開けた穴の内周面とドリル外周面とが接する面積がドリルの周方向で異なるためにドリルの切削抵抗等の周方向のバランスが崩れ、ロボットのアームがドリルの軸直角方向に振れて穴位置の精度に影響を及ぼしたり、音・振動が発生する場合がある。

さらに、特許文献４に示されるエンドミルの曲率半径の最も大きな円弧刃４で加工する場合に、切削傾斜角１０で示されるように、エンドミルの軸を加工面に対して傾斜させる角度には限度があり、円弧刃４の全体を使用することができず、一度に加工可能な範囲が狭くなり、生産性が低下する。

本発明の目的は、特に、木材の複雑な形状の加工を仕上げまで効率よく行うことができるとともに多品種少量生産にも効率良く対応でき、また、斜め穴開け加工の場合には穴位置精度の向上、音・振動の低減を図り、さらに、切削加工の場合には一度に広い範囲を加工できる自動加工システムを提供することにある。

請求項１に係る発明は、複数のマニピュレータ型多関節ロボットと、木材等のワークを加工するためにマニピュレータ型多関節ロボットの先端部に工具駆動機構を介して装着する穴開け工具と、切削工具及び研磨工具等の回転工具と、ワークを複数の加工台間で搬送するためにマニピュレータ型多関節ロボットに装着する把持装置と、これらの回転工具及び把持装置を交換するための工具交換台と、マニピュレータ型多関節ロボットの動作、回転工具の回転及び把持装置の把持動作を制御する制御装置とからなり、把持装置によりワークを把持し、搬送して、吸着機能を有する加工台の所定位置に固定し、穴開け工具によりワーク平面に斜め穴加工し、あるいは、切削工具によりワークを曲面形状に切削加工し、あるいは、研磨工具により曲面形状を所定形状に研磨することで、ワークの把持、搬送及び複数の加工の組み合わせを、複数のマニピュレータ型多関節ロボットが役割分担し、搬送と各加工とを協働して行うことを特徴とする。

作用として、木材等のワークの把持、搬送、穴開け加工、切削加工及び研磨加工を、複数のマニピュレータ型多関節ロボットが役割分担し、協働して行うことで、最終的な仕上げ加工である研磨加工までが連続的にかつ迅速に行え、多品種少量生産にも効率良く対応可能となる。

請求項２に係る発明は、穴開け工具をドリルとし、このドリルの先端からシャンク側に向かってドリルの直径の０．５〜２．０倍の距離までは直径を一定にし、この範囲よりもシャンク側にはシャンク側にいくにつれて直径を小さくしたテーパ部を形成したことを特徴とする。

作用として、ドリルでの斜め穴開け加工が進行しても、テーパ部は穴の内周面に接触しないため、ドリルの切削抵抗等の抵抗が周方向でほぼ一定となり、ドリルに軸直角方向の力が作用しにくい。

請求項３に係る発明は、切削工具をエンドミルとし、このエンドミルに、複数の異なる曲率半径の円弧をそれぞれ連続するように接続した外周刃を備え、複数の円弧のうちの最も大きな曲率半径をエンドミルの直径の０．５〜１．５倍とし、最も大きな曲率半径から先端側及びシャンク側へ順次曲率半径を小さくし、ワークの加工に際には、ワークの曲面形状に対応させて円弧を選択してその円弧の中心線をワークの加工面に垂直になるようにエンドミルの軸を傾けて加工することを特徴とする。

作用として、最も大きな曲率半径の円弧の両側は曲率半径が小さい円弧であるため、最も大きな曲率半径の円弧を突出させることが可能になり、最も大きな曲率半径の円弧のほぼ全体がワークに当たる。

請求項４に係る発明は、研磨工具を工具駆動機構側に設けたディスクに取付ける研磨紙とし、工具駆動機構を支持する支持機構を、マニピュレータ型多関節ロボット側に取付ける筐体と、この筐体に連結ピンを介してスイング自在に取付けるとともに工具駆動機構を内側に取付ける環状部材と、連結ピンと直交するように工具駆動機構の両側面と筐体との間に介在させた一対の圧縮コイルばねとから構成され、これらの圧縮コイルばねにより、工具駆動機構がスイングしたときに工具駆動機構を中立位置に戻すことを特徴とする。

作用として、工具駆動機構は、筐体に対して連結ピンを中心としてスイングするため、研磨紙はワークの加工面に沿ってほぼ均等に当たる。研磨紙をワークから離せば、工具駆動機構は圧縮コイルばねの弾性力で中立位置に戻る。

請求項５に係る発明は、マニピュレータ型多関節ロボットの先端部と支持機構との間に力覚センサを設け、この力覚センサの出力信号に基づいて研磨紙のワークへの押付け力を制御することを特徴とする。
作用として、力覚センサの出力信号に基づいて制御装置はマニュピレータ型多関節ロボットの駆動部に制御信号を送り、例えば、研磨紙のワークへの押付け力を所定値に保つ。

請求項６に係る発明は、研磨紙をディスクから剥がす爪と、ディスクに取付ける新品の研磨紙を収納する交換用研磨紙収納部とを備える研磨紙交換装置を設けたことを特徴とする。

作用として、研磨紙をディスクから剥がす場合は、マニピュレータ型多関節ロボットに取付けた研磨紙を爪に引掛け、研磨紙が剥がれる方向へディスクを移動させる。新品の研磨紙をディスクに取付ける場合は、マニピュレータ型多関節ロボットを交換用研磨紙収納部に移動させ、ディスクに研磨紙を、例えば、面ファスナーで結合させる。

請求項７に係る発明は、マニピュレータ型多関節ロボットの先端部と支持機構との間に力覚センサを設け、この力覚センサの出力信号に基づいて研磨紙の交換に関わる力を制御することを特徴とする。

作用として、力覚センサの出力信号に基づいて、制御装置は、マニュピレータ型多関節ロボットの駆動部に制御信号を送り、ディスクから研磨紙を剥がすときの力と、研磨紙をディスクに取付けるときの力とをそれぞれ調整する。

請求項８に係る発明は、複数のマニピュレータ型多関節ロボット間の位置座標系を相互に変換可能としたことを特徴とする。
作用として、各マニピュレータ型多関節ロボット間の位置座標系を相互に変換することで、各マニピュレータ型多関節ロボットに、各マニピュレータ型多関節ロボットが共通して使用する各加工台等の位置座標系を共有させる。これにより、例えば、各マニピュレータ型多関節ロボットの役割を変更しても対応が迅速になる。

請求項１に係る発明では、従来、人手で行っていた民芸調家具等の木材の複雑な加工に複数のマニピュレータ型多関節ロボットを利用することで、平面への斜め穴加工、曲面形状の切削加工、曲面形状の研磨加工を効率よく行うことができる。また、複数種類の加工を各マニピュレータ型多関節ロボットで分担することで、多品種少量生産を効率良く行うことができる。

請求項２に係る発明では、ドリルのシャンク側にテーパ部を形成したので、ドリルによる斜め穴開け加工中の切削抵抗等の抵抗のアンバランスを抑えることができ、ドリルを軸直角方向に振れにくくすることができて、穴位置精度を向上させることができる。また、斜め穴加工中の振動や音の発生を抑えることができる。

請求項３に係る発明では、複数の異なる曲率半径の円弧のうち最も大きな曲率半径から先端側及びシャンク側へ順次曲率半径を小さくしたので、最も大きな曲率半径の円弧のほぼ全体を使用して加工することができ、一度に広い範囲を加工することができて、生産性を向上させることができる。

請求項４に係る発明では、工具駆動機構を支持する支持機構に、筐体に連結ピンを介してスイング自在に取付けるとともに工具駆動機構を内側に取付ける環状部材と、連結ピンと直交するように工具駆動機構の両側面と筐体との間に介在させた一対の圧縮コイルばねとを備えたので、研磨紙をワークの加工面に沿わせてほぼ均等に当てることができ、研磨面の仕上げ精度を向上させることができる。また、研磨紙をワークから離したときに、工具駆動機構を圧縮コイルばねの弾性力で中立位置に戻すことができ、再び研磨加工を行うときに研磨紙をワークの加工面に当て易くすることができる。

請求項５に係る発明では、マニピュレータ型多関節ロボットの先端部と支持機構との間に力覚センサを設け、この力覚センサの出力信号に基づいて研磨紙のワークへの押付け力を制御するので、例えば、切削加工による加工痕等を除去可能な一定の押付け力に調整することができる。

請求項６に係る発明では、研磨紙をディスクから剥がす爪と、ディスクに取付ける新品の研磨紙を収納する交換用研磨紙収納部とを備える研磨紙交換装置を設けたので、研磨紙交換装置により、人手を介することなく研磨紙を自動交換することができ、自動化を一層進めることができる。

請求項７に係る発明では、マニピュレータ型多関節ロボットの先端部と支持機構との間に力覚センサを設け、この力覚センサの出力信号に基づいて研磨紙の交換に関わる力を制御するので、ディスクから研磨紙を剥がすときの力や、研磨紙をディスクに取付けるときの力を加減することができ、研磨紙の交換を確実に行うことができる。

請求項８に係る発明では、マニピュレータ型多関節ロボット間の位置座標系を相互に変換可能としたので、各マニピュレータ型多関節ロボットの役割を変更したときにも迅速に対応することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る自動加工システムの平面図であり、自動加工システム１０は、人手に代わってマニピュレータ型多関節ロボットを使用して木材の複雑な加工を行うものであり、複数台、ここでは３台のマニピュレータ型多関節ロボット１１，１２，１３（以下では単に「ロボット１１，１２，１３」、「ロボット１１」、「ロボット１２」、「ロボット１３」と記す。）と、木材等のワーク１５を加工するためにロボット１１，１２，１３の先端部にそれぞれ工具駆動機構（不図示）を介して装着するドリル、エンドミル、研磨紙等の回転工具１６と、ワーク１５を穴開け加工台２１、切削加工台２２、研磨加工台２３間で搬送するためにロボット１１，１２，１３に装着する把持装置２５と、これらの回転工具１６及び把持装置２５を交換するための工具交換台２７，２８と、研磨紙を交換する研磨紙交換装置３１と、ロボット１１，１２，１３の駆動、回転工具１６の回転及び把持装置２５の把持を制御する制御装置３２とからなる。

ロボット１１は、ワーク１５の搬送と穴開け工具による穴開け加工とを行い、ロボット１２は、ワーク１５の搬送と切削工具による曲面切削加工とを行い、ロボット１３は、ワーク１５の搬送と研磨工具による曲面研磨加工とを行う。
上記した加工のうちで曲面切削加工は、大きな動力を必要とするため、ロボット１２は加工時の反力を支えるために他のロボットよりも出力の大きな駆動源を有する。

ここで、４１は加工前のワーク１５を載せる搬入置き台、４２は加工後、詳しくは研磨加工後のワーク１５を載せる搬出置き台、４３は各加工台２１，２２，２３にそれぞれ備えるワーク固定用の吸着装置（不図示）を作動させるための負圧を発生させる減圧ポンプ、４４は各ロボット１１，１２，１３の工具を着脱したり、各ロボット１１，１２，１３の手首に設けたエア吹出し口からエアを吹出してワーク１５や各加工台２１，２２，２３上の加工屑等を除去するための圧縮空気を発生させる圧縮ポンプである。

ロボット１１，１２，１３は、それぞれ個別の位置座標系を有し、各加工台２１，２２，２３、工具交換台２７，２８、研磨紙交換装置３１、搬入置き台４１、搬出置き台４２の各位置を座標として制御装置３２に設けた記憶装置（不図示）に記憶した状態にある。

ロボット１１，１２，１３の各位置座標系は、制御装置３２によって相互に変換可能であり、これによって、各ロボット１１，１２，１３に、ロボット１１，１２，１３が各加工台２１，２２，２３、工具交換台２７，２８、研磨紙交換装置３１、搬入置き台４１、搬出置き台４２を共通して使用する場合にそれぞれの位置座標系を共有させることができる。したがって、ロボット１１，１２，１３の役割分担を変更した場合でも迅速に対応することが可能になる。

図２は本発明に係るロボットを示す側面図であり、図１に示した３台のロボット１１，１２，１３は、基本構造が同一であるため、ここではロボット１１のみ説明する。
ロボット１１は、スイング軸又は回転軸となる６軸を有し、床４８に固定されたベースプレート５１と、このベースプレート５１上に設けたベース台５２と、このベース台５２に旋回自在に取付けた旋回台５３と、この旋回台５３に第１ピン５４を介して上下スイング自在に取付けた第１アーム５６と、この第１アーム５６の先端に第２ピン５７を介して上下スイング自在に取付けた第１アームベース５８と、この第１アームベース５８に回転自在に取付けた第２アーム６１と、この第２アーム６１の先端に第３ピン６２を介してスイング自在に取付けた第２アームベース６３と、この第２アームベース６３に回転自在に取付けた手首６４と、この手首６４の先端に取付けた着脱装置６６とからなる。なお、６７は旋回台５３の回転軸、６８は第２アーム６１の回転軸、６９は手首６４の回転軸であり、第１ピン５４、第２ピン５７及び第３ピン６２はスイング軸である。

制御装置３２（図１参照）は、ロボット１１の各部に設けた駆動源により上記した６ヶ所、すなわち、旋回軸６７、第１ピン５４、第２ピン５７、回転軸６８、第３ピン６２、回転軸６９で回転又はスイングをさせる。

図３は本発明に係るロボットの平面図であり、着脱装置６６は、手首６４に取付けた固定部７２と、この固定部７２に着脱自在とするとともに把持装置２５に取付けた着脱部７３とからなり、圧縮ポンプ４４（図１参照）から供給する圧縮空気を利用して固定部７２と着脱部７３とを機械的に連結又は連結解除をする。

把持装置２５は、手首６４に着脱装置６６を介して着脱自在に取付けたものであり、着脱装置６６の着脱部７３に取付けた把持駆動機構７５と、この把持駆動機構７５により駆動される一対のワーク把持部７６，７７（図２参照）とからなる。把持駆動機構７５は、圧縮ポンプ４４（図１参照）から供給される圧縮空気で作動する空気圧モータ、または、電動モータで上記ワーク把持部７６，７７を駆動する。

図４は本発明に係るロボットへの穴開け工具の取付け状態を示す要部側面図であり、ロボット１１の着脱装置６６に工具駆動機構８１を取付け、この工具駆動機構８１に穴開け工具としてのドリル８２を取付けたことを示す。

工具駆動機構８１は、圧縮ポンプ４４（図１参照）から供給される圧縮空気で回転する空気圧モータ、または、電動モータで上記ドリル８２を回転させる。ドリル８２は、ワークの面に対して垂直な軸から傾けた斜め穴を開ける際に発生する切削抵抗等のアンバランスを抑えることが可能な工具であり、詳細は後述する。

図５は本発明に係るロボットへの切削工具の取付け状態を示す要部側面図であり、ロボット１２の着脱装置６６に工具駆動機構８１を取付け、この工具駆動機構８１に切削工具としてのエンドミル８４を取付けたことを示す。エンドミル８４は、複数の外周刃１４４によってワークの曲面形状をより広い範囲で切削する工具であり、詳細は後述する。

図６は本発明に係るロボットへの研磨工具の取付け状態を示す要部側面図であり、ロボット１３の手首６４に力覚センサ８６を取付け、この力覚センサ８６に着脱装置６６を取付け、この着脱装置６６に工具支持機構８７を取付け、この工具支持機構８７に工具駆動機構（不図示）を介して研磨工具としての研磨紙８８を取付けたことを示す。

力覚センサ８６は、研磨紙８８に作用する反力を検出するものであり、互いに直交する３軸（例えば、図の左右に延びる軸、紙面に垂直に延びる軸及び図の上下に延びる軸）の軸方向の力と、これらの３軸の各軸回りのトルクを検出するものである。

力覚センサ８６の出力信号は、制御装置３２（図１参照）に送られ、制御装置３２はその信号に基づいてロボット１３の各部の駆動を制御し、ワークに対する研磨紙８８の押付け力を制御する。工具支持機構８７、工具駆動機構及び研磨紙８８の詳細については後述する。

図７（ａ）〜（ｃ）はドリルの説明図である。
図７（ａ）は比較例であり、従来の木工用のドリル３０１である。ドリル３０１は、シャンク３０２と、このシャンク３０２の端部から延ばしたボデー３０３とからなり、ボデー３０３の先端部３０３ａに切れ刃を設けた穴開け工具である。なお、３０４は溝、３０５はマージンである。

図７（ｂ）は本発明に係る実施例１（第１実施形態）であり、ドリル８２は、工具駆動機構８１（図４参照）に取付けるシャンク９１と、このシャンク９１の端部から延ばしたボデー９２とからなる段付きドリルである。

ボデー９２は、シャンク９１と直径を同一にした小径部９４と、この小径部９４の端部にテーパ部９５を介して一体に設けた大径部９６とからなり、大径部９６の先端部９６ａに切れ刃を設けたものである。なお、９７は溝、９８はマージンである。

シャンク９１及び小径部９４の直径をＤ１、大径部９６の直径をＤ２とすると、Ｄ２＞Ｄ１であり、例えば、直径Ｄ１は、直径Ｄ２の０．９〜０．９９倍である。
また、大径部９６の長さ（切れ刃部を含む長さ）Ｌ１は、直径Ｄ２の０．５〜２倍である。

図７（ｃ）は本発明に係る実施例２（第２実施形態）であり、穴開け工具としてのドリル１００は、工具駆動機構８１（図４参照）に取付けるシャンク１０１と、このシャンク１０１の端部から延ばしたボデー１０２とからなる。

ボデー１０２は、シャンク１０１の端部に、先にいくほど直径が大きくなるように一体に設けたテーパ部１０５と、このテーパ部１０５の端部に一体に設けた大径部１０６とからなり、大径部１０６の先端部１０６ａに切れ刃を設けたものである。

シャンク１０１の直径をＤ３、大径部１０６の直径をＤ２とすると、Ｄ２＞Ｄ３である。なお、θはテーパ部１０５のテーパ角度であり、θ＝０．４°〜４°である。Ｌ１は大径部１０５の長さ、Ｌ２はテーパ部１０６の長さである。

以上に述べたドリル８２の作用を次に説明する。
図８はドリルの作用を示す作用図であり、（ａ），（ｂ）は比較例、（ｃ）は実施例１を示す。
図８（ａ）は、ワーク１５に斜め穴を開けるために、ドリル３０１の軸３０１Ａをワーク１５の表面１５Ａに対して垂直な垂直軸１１０から角度αだけ傾斜させた状態を示す。

図８（ｂ）において、ワーク１５への斜め穴開けを開始し、斜め穴１５Ｂが一部形成されると、ドリル３０１は、斜め穴１５Ｂの表面１５Ａに近い側の内面に対しては、その内面の両端、すなわち、点３１１，３１２間の範囲３１３で接触し、斜め穴１５Ｂの表面１５Ａから遠い側の内面に対しては、その内面の両端、すなわち、点３１５，３１６間の範囲３１７で接触する。範囲３１３と範囲３１７とでは、範囲３１７が範囲３１３よりも大きい。

したがって、範囲３１７側でのドリル３０１の切削抵抗、及びドリル３０１の側面と斜め穴１５Ｂの内周面との摩擦による抵抗が、範囲３１３側よりも大きくなり、ドリル３０１の側面の周方向での上記切削抵抗及び摩擦による抵抗のバランスが崩れる。この結果、ドリル３０１は抵抗の小さい範囲３１３側へ移動し易くなり、斜め穴１５Ｂの位置精度に影響を及ぼすことになる。また、ドリル３０１の軸直角方向へ作用する力による振動やそれに伴う騒音も発生し易くなる。

図８（ｃ）の実施例１において、ドリル８２の軸８２Ａをワーク１５の表面１５Ａに対して垂直な垂直軸１１０から角度αだけ傾斜させ、ドリル８２で斜め穴加工した場合、斜め穴１５Ｂが一部形成されたときに、斜め穴１５Ｂの表面１５Ａに近い側の内面に対しては、ドリル８２の大径部９６の両端の点１１１，１１２間の範囲１１３が接触し、斜め穴１５Ｂの表面１５Ａから遠い側の内面に対しては、ドリル８２の大径部９６の両端の点１１５，１１６間の範囲１１７が接触する。範囲１１３と範囲１１７とは同じ長さである。

このように、斜め穴１５Ｂの深さが大径部９６の軸方向長さに等しくなった以降は常に大径部９６が斜め穴１５Ｂの内面と接触するため、ドリル８２の側面での切削抵抗及び摩擦による抵抗のバランスが保たれ、ドリル８２に側方への力が作用し難く、ドリル８２が軸直角方向に振れ難くなり、斜め穴１５Ｂの位置精度を向上させることができ、また、ドリル８２による振動や騒音も発生しにくい。

図９（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るドリルの別実施形態を示す説明図である。
図９（ａ）は、穴開け工具としてのドリル１２１を先端部側から見た図であり、矢印は回転方向を表す。ドリル１２１は、ドリル穴を開けるのに先立ってドリル穴位置を確定させる小穴を開けるために中央に形成した錐部１２２と、この錐部１２２の付根から外周側に円弧状に延ばした切れ刃１２３，１２３と、開ける穴の輪郭を切削するために先尖り状とした外周突刃１２４，１２４とを備える。なお、１２６，１２６，１２７，１２７は溝である。

図９（ｂ）は、ドリル１２１の先端形状を示す斜視図であり、中央に四角錐状の錐部１２２を形成し、この錐部１２２の辺に連続するように切れ刃１２３，１２３を形成し、外周面に沿って一対の外周突刃１２４，１２４を形成したことを示す。

図９（ｃ）は、図９（ａ）のｃ矢視図であり、ドリル１２１は、シャンク１２８と、このシャンク１２８よりも大径でシャンク１２８の端部から延ばしたボデー１２９とからなる。ボデー１２７は、ボデー先端部１３１と、このボデー先端部１３１の端部から次第に直径が小さくなるようにシャンク１２６側に一体に延ばしたテーパ部１３２とからなる。

ボデー先端部１３１は直径Ｄ４を一定にし、テーパ部１３２はテーパ角度φを０．４°〜４°としたものである。図中のＤ５はシャンク１２８の直径、Ｌ３はボデー先端部１３１の長さ（外周突刃１２４，１２４からテーパ部１３２との境までの長さ）、Ｌ４はテーパ部１３２の長さである。

図９（ｄ）は、図９（ａ）のｄ矢視図であり、錐部１２２を外周突刃１２４，１２４よりも突出させたことを示す。これにより、錐部１２２によって穴開け位置を確定し易くすることができる。

図１０（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るエンドミルの説明図である。
図１０（ａ）は、エンドミル８４の側面図であり、エンドミル８４は、シャンク１４２と、このシャンク１４２の先端に設けたボデー１４３とからなり、ボデー１４３は、２つの外周刃１４４，１４４を形成した部分である。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のｂ矢視図であり、エンドミル８４の軸に直交する直線１４６に対して左右にオフセットさせて外周刃１４４，１４４を設けたことを示す。

図１０（ｃ）は、エンドミル８４の外周刃１４４の形状を説明する側面図であり、外周刃１４４は、先端側からシャンク１４２側へ順に形成した第１円弧１５１、第２円弧１５２、第３円弧１５３、第４円弧１５４からなり、これらの第１円弧１５１、第２円弧１５２、第３円弧１５３及び第４円弧１５４は、それぞれ連続するように接続されたものである。

第１円弧１５１は、エンドミル８４の軸８４Ａと外周刃１４４との交点である点１５６から点１５７までの範囲、第２円弧１５２は点１５７から点１５８までの範囲、第３円弧１５３は点１５８から点１５９までの範囲、第４円弧１５４は点１５９から点１６０までの範囲である。

図中の１６１は第１円弧１５１の中心線、１６２は第２円弧１５２の中心線、１６３は第３円弧１５３の中心線、１６４は第４円弧１５４の中心線、１６６は第１円弧１５１の曲率中心、１６７は第２円弧１５２の曲率中心、１６８は第３円弧１５３の曲率中心、１６９は第４円弧１５４の曲率中心である。第１円弧１５１の曲率中心１６６は軸８４Ａ上にある。また、第２円弧１５２の曲率中心１６７と第４円弧１５４の曲率中心１６９は中心線１６３上にある。

第２円弧１５２の曲率中心１６７及び第４円弧１５４の曲率中心１６９を中心線１６３上に置いたのは、例えば、第３円弧１５３でワーク１５を加工中に、第２円弧１５２及び第４円弧１５４をワーク１５から離れる方向に移動させることができ、ワーク１５の凹凸が大きい場合に、第２円弧１５２及び第４円弧１５４とワーク１５とを干渉しにくくするためである。これは、第２円弧１５２又は第４円弧１５４で加工する場合も言えることである。

したがって、曲率中心１６７を更に中心線１６３よりも図の右方へ移動させ、曲率中心１６８９を更に中心線１６３よりも図の左方に移動させることでより一層外周刃１４４とワーク１５とを干渉し難くすることができる。

また、曲率中心１６７〜１６９を軸８４Ａに対してオフセットさせることで、エンドミル８４の直径を小さくすることができる。従って、エンドミル８４を小型にすることができ、より複雑な形状のワークを加工することができる。

図示したように、例えば、エンドミル８４の第３円弧１５３でワーク１５を加工するときには、第３円弧１５３の中心線１６３をワーク１５に垂直な垂直軸１１０に一致するように軸８４Ａを垂直軸１１０に対して傾斜させる。他の各円弧１５２，１５４についても同様である。

上記エンドミル８４では、側面の刃である外周刃１４４の各円弧１５１〜１５４で切削加工を行うことで、大きな切削速度で加工することができ、より良好な加工面を形成することができる。また、４種類の円弧１５１〜１５４を加工面の曲面形状に合わせて選択することができ、エンドミル８４を交換することなく、１本のエンドミル８４でワーク１５を切削加工することができる。

第１円弧１５１の曲率半径をＲ１、第２円弧１５２の曲率半径をＲ２、第１円弧１５３の曲率半径をＲ３、第１円弧１５４の曲率半径をＲ４とすると、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３，Ｒ３＞Ｒ４であり、第３円弧１５３の曲率半径Ｒ３が最も大きい。例えば、曲率半径Ｒ３は、ボデー１４３の直径をＤ６（図１０（ｂ）参照）とすると、直径Ｄ６の０．５〜１．５倍である。

このように、第３円弧１５３の曲率半径Ｒ３を最も大きくすることで、例えば、平行な経路でワークの表面を加工するときに、隣り合う経路同士の間隔、即ちピックフィードを大きくすることができるとともにカスプ高さ（隣り合う経路間の境にできる山部の高さ）を小さくすることができ、更に、加工経路の距離を短くすることができる。

また、第３円弧１５３の曲率半径Ｒ３に対して、第３円弧１５３の両側の第２円弧１５２及び第４円弧１５４の曲率半径を小さくすることで、第２円弧１５２及び第４円弧１５４に影響を受けずに第３円弧１５３のほぼ全体を切削に使用することができ、一度にワークの広い範囲を加工することができて、生産性を向上させることができる。これには、上記した第２円弧１５２の曲率中心１６７及び第４円弧１５４の曲率中心１６９を中心線１６３上に置いたことも大きく寄与している。

例えば、従来のエンドミルでは、最も曲率半径の大きな円弧が外周刃の端にあるため、エンドミルの軸を傾斜可能な範囲では、その円弧の全体を切削時に使用することが難しくなることがある。

図１１（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るエンドミルの別実施形態を示す説明図である。
図１１（ａ）は、切削工具としてのエンドミル１７１の側面図であり、エンドミル１７１は、シャンク１７２と、このシャンク１７２の先端に設けたボデー１７３とからなり、ボデー１７３は、複数の外周刃１７４を形成した部分である。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のｂ矢視図であり、図中のＤ７はボデー１７３の最大の直径である。なお、複数の１７６は溝である。
図１１（ｃ）は、エンドミル１７１の外周刃１７４の形状を説明する側面図であり、外周刃１７４は、先端側からシャンク１７２側へ順に形成した第１円弧１８１、第２円弧１８２、第３円弧１８３、第４円弧１８４からなる。

第１円弧１８１は、エンドミル１７１の軸１７１Ａと外周刃１７４との交点である点１８６から点１８７までの範囲、第２円弧１８２は点１８７から点１８８までの範囲、第３円弧１８３は点１８８から点１８９までの範囲、第４円弧１８４は点１８９から点１９０までの範囲である。

図中の１９１は第２円弧１８１の中心線、１９２は第２円弧１８２の中心線、１９３は第３円弧１８３の中心線、１９４は第４円弧１８４の中心線、１９６は第２円弧１８１の曲率中心、１９７は第２円弧１８２の曲率中心、１９８は第３円弧１８３の曲率中心、１９９は第４円弧１８４の曲率中心である。

第１円弧１８１の曲率中心１９６は軸１７１Ａ上、第２円弧１８２の曲率中心１９７は点１８８と第３円弧１８３の曲率中心１９８とを結ぶ線分上、第４円弧１８４の曲率中心１９９は点１８９と曲率中心１９８とを結ぶ線分上にある。

曲率中心１９７，１９８は同一線上にあるから、第２円弧１８２と第３円弧１８３は、点１８８で同一接線を共有するため、これらの円弧１８２，１８２の繋がりがスムーズになる。また、曲率中心１９８，１９９も同一線上にあるから、同様に、円弧１８３，１８４の繋がりもスムーズになる。従って、エンドミル１７１は、図１０に示したエンドミル８４に対して、凹凸が小さく曲率半径の大きな曲面形状のワーク１５に好適である。

第１円弧１８１の曲率半径をＲ５、第２円弧１８２の曲率半径をＲ６、第３円弧１８３の曲率半径をＲ７、第４円弧１８４の曲率半径をＲ８とすると、Ｒ５＜Ｒ６＜Ｒ７、Ｒ７＞Ｒ８であり、第３円弧１８３の曲率半径Ｒ７が最も大きい。例えば、曲率半径Ｒ７は、ボデー１７３の直径をＤ７（図１１（ｂ）参照）とすると、直径Ｄ７の０．５〜１．５倍である。

図１２（ａ），（ｂ）は本発明に係る研磨紙、工具駆動機構及び工具支持機構を示す側面図である。
図１２（ａ）において、研磨紙８８を取付けた工具駆動機構２０１を支持する工具支持機構８７は、着脱装置６６の着脱部７３に取付けた筐体２０２と、この筐体２０２に、筐体２０２の中心軸２０３に直交する方向に延びる一対の連結ピン２０４，２０４を介してスイング自在に取付けるとともに工具駆動機構２０１を取付けた環状部材２０６とを備える。

筐体２０２は、着脱部７３に取付けるベース板状部２１１と、このベース板状部２１１の縁からベース板状部２１１に直角に且つ一体に折曲げ形成した一対の第１板状部２１２，２１２と、同じくベース板状部２１１の縁からベース板状部２１１に直角に且つ一体に更に第１板状部２１２，２１２に対して周方向に直交するように並べた一対の第２板状部２１３，２１３（手前側の符号２１３のみ示す。）とからなり、第１板状部２１２，２１２にそれぞれ連結ピン２０４を取付け、第１板状部２１２，２１２を第２板状部２１３，２１３よりも長くした部材である。

工具駆動機構２０１は、空気圧モータ又は電動モータ等の駆動部を収納するとともに環状部材２０６に取付けた駆動部収納ケース２１６と、この駆動部収納ケース２１６に隣接させて配置するとともに駆動部の回転軸（不図示。装着した研磨紙８８の軸直角方向に延びる軸である。）に取付けたディスク２１７とからなり、このディスク２１７に研磨紙８８を取付ける。

図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のｂ矢視図であり、工具支持機構８７は、連結ピン２０４，２０４（手前側の符号２０４のみ示す。）と直交するように工具駆動機構２０１の両側面と筐体２０２の第２板状部２１３，２１３との間に介在させた一対の圧縮コイルばね２１８，２１８を備え、これらの圧縮コイルばね２１８，２１８の弾性力により、工具駆動機構２０１がスイングしたときに工具駆動機構２０１を中立位置に戻す。なお、２１３ａは圧縮コイルばね２１８の一端を支持するために第２板状部２１３に取付けた支持ピン、２１６ａは圧縮コイルばね２１８の他端を支持するために駆動部収納ケース２１６に設けたばね支持部である。

図１３（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る研磨紙取付構造を示す説明図であり、（ａ）において、ディスク２１７は、予め端面２１７ａに矢印のように研磨紙結合部材２２１を接着剤で貼付けたものである。

研磨紙結合部材２２１は、ベース部２２２の一つの面に弾性を有する複数の係止部材２２３を取付けたものである。係止部材２２３は、例えば、先端を鉤状に曲げた樹脂製のものである。

図１３（ｂ）において、研磨紙８８は、台紙２２５と、この台紙２２５の表面に接着剤によって固着させた研磨材２２６と、台紙２２５の裏面に取付けた弾性を有する複数の係止部材２２７とからなる。係止部材２２７は、例えば、先端を係止部材２２３に係止自在とするために鉤状に曲げた樹脂製のものである。上記した係止部材２２３及び係止部材２２７は、面ファスナー２２８を構成する部材である。研磨紙８８の台紙２２５及び研磨材２２６は、例えば、ＪＩＳ Ｒ ６２５２（研磨紙）に規定されたものである。

ディスク２１７側に研磨紙８８を取付けるには、白抜き矢印で示すように、ディスク２１７側を研磨紙交換装置３１に収納した研磨紙８８に押し付ける。これにより、（ｃ）に示すように、ディスク２１７側の係止部材２２３と、研磨紙８８側の係止部材２２７とが結合し、研磨紙８８は、ディスク２１７側に着脱自在に取付けられる。

以上に述べた研磨紙８８によるワークの研磨加工の作用を次に説明する。
図１４（ａ），（ｂ）は本発明に係るワークの研磨加工を説明する作用図である。
図１４（ａ）において、ワーク１５の曲面形状の表面１５Ａを研磨加工する場合、工具駆動機構２０１の中心軸２０１Ａ（ここでは、中心軸２０１Ａは工具支持機構８７の筐体２０２の中心軸２０３に一致する。）をワーク１５の表面１５の法線１５Ｃ，１５Ｄに常に一致させるようにして、筐体２０２の第１板状部２１２，２１２が並ぶ方向（図の左右方向）へ移動させながら、研磨紙８８で研磨する。

研磨時に研磨紙８８をワーク１５へ押し付ける押付け力は、力覚センサ８６（図６参照）の検出信号に基づいて制御装置３２が制御する。例えば、前工程である切削加工で形成された加工痕としての凸部を除去する場合には、大きな一定の押付け力とし、切削加工による加工痕としての切削傷（上記の凸部よりも小さいもの）を除去する場合には、凸部を除去する場合よりも小さな一定の押付け力とする。

図１４（ｂ）において、例えば、ワーク１５の曲面が筐体２０２の第２板状部２１３，２１３が並ぶ方向（図の左右方向）へ湾曲又は傾斜している場合は、筐体２０２に対して、環状部材２０６、工具駆動機構２０１及び研磨紙８８が、連結ピン２０４，２０４（手前側の符号２０４のみ示す。）を中心にしてスイングし、研磨紙８８が曲面形状の表面１５Ａに沿う（即ち、研磨紙８８はワーク１５の曲面形状に少なくとも３点で接し、工具駆動機構２０１の中心軸２０１Ａがほぼワーク１５の表面１５Ａの法線１５Ｅにほぼ一致する。）。工具駆動機構２０１の両側は圧縮コイルばね２１８，２１８で支持されているため、工具支持機構８７を移動させながら研磨紙８８で研磨するときには、研磨紙８８をワーク１５の表面１５Ａの曲面形状に沿わせながらほぼ均等に当てて（即ち、研磨紙８８を表面１５Ａに少なくとも任意の３点で当てて）研磨することができる。従って、ワーク１５の表面形状を選ばずに研磨することができ、ワーク１５の表面１５Ａの仕上げ精度も向上させることができる。

また、研磨紙８８をワーク１５から離したときには、工具駆動機構２０１を圧縮コイルばね２１８，２１８の弾性力で中立位置（すなわち、中心軸２０１Ａが筐体２０２の中心軸２０３に一致したときの工具駆動機構２０１の位置）に戻すことができ、再び研磨加工を行うときに研磨紙８８をワーク１５の表面１５Ａに当て易くすることができる。

図１５は本発明に係る研磨紙交換装置を示す側面図であり、研磨紙交換装置３１は、台座２３２と、摩耗した研磨紙８８（図１２（ａ）参照）を剥がすために台座２３２上に設けた研磨紙剥離部２３３と、交換用の複数枚の新品の研磨紙８８を収納するために台座２３２上に設けた交換用研磨紙収納部２３４とからなる。

研磨紙剥離部２３３は、その上端部に設けた爪としての爪部２３６と、この爪部２３６の下方に配置した使用済み研磨紙収納部２３７とからなる。

爪部２３６は、ディスク２１７から研磨紙８８を剥がすために先端２３６ａを鋭角に形成するとともにほぼ水平に延ばした部分であり、平坦にした上面２３６ｂと、付根に行くほど厚くなるように傾斜面とした上面２３６ｃとを備え、くさび形状とすることで研磨紙８８を容易に剥がせるようにした。

使用済み研磨紙収納部２３７は、剥がした研磨紙８８を収納する部分であり、貯まった研磨紙８８が外部から見えるようにするとともに研磨紙８８を取出すための切欠き２４１，２４１（手前側の符号２４１のみ示す。）を備える。

交換用研磨紙収納部２３４は、上方を開口させた部分であり、研磨紙８８を取付けるために工具支持機構８７（図１２（ａ）参照）を下降させたときに工具支持機構８７の各部との干渉を防ぐとともに、収納した研磨紙８８が外部から見えるようにする複数の切欠き２４３（手前側の符号２４３のみ示す。）を備える。

図１６は本発明に係る研磨紙交換装置を示す平面図であり、研磨紙交換装置３１の爪部２３６は、台形状の部分であり、研磨紙８８を剥がし易くするために先端２３６ａを所定の幅Ｂを有するへら形状に形成した。使用済み研磨紙収納部２３７は、使用済みの研磨紙８８を収納するために箱状とした部分であり、切欠き２４１は、箱の角部に形成したものである。

交換用研磨紙収納部２３４は、研磨紙８８の直径よりもやや内径を大きくした筒状の部分であり、研磨紙８８を、係止部材２２７（図１３（ｂ）参照）側が上になるように積み重ねて収納する。切欠き２４３は、周方向にほぼ９０°毎に設けたものである。

以上に述べた研磨紙交換装置３１の作用を次に説明する。
図１７（ａ），（ｂ）は本発明に係る研磨紙交換装置の作用を示す作用図である。
図１７（ａ）において、研磨紙８８が摩耗したときに、この研磨紙８８を新品の研磨紙８８と交換するためにディスク２１７から摩耗した研磨紙８８を剥がす場合は、工具支持機構８７で支持した工具駆動機構２０１及びディスク２１７を、研磨紙交換装置３１の爪部２３６の延長上に移動させ、次に、矢印ａで示すように、工具駆動機構２０１及びディスク２１７をほぼ水平に移動させて、爪部２３６をディスク２１７側と研磨紙８８側との間に挿入する。詳しくは、図１３（ｃ）に示したディスク２１７側の係止部材２２３と、研磨紙８８側の係止部材２２７との結合部に爪部２３６を挿入する。図１７（ａ）に戻って、その結合部に爪部２３６が次第に挿入されることにより、この結合部の結合がくさび形状の爪部２３６によって次第に解かれ、研磨紙８８がディスク２１７側から次第に剥がれて、矢印ｂ，ｃで示すように使用済み研磨紙収納部２３７に落下する。研磨紙８８がディスク２１７側から剥がれにくい場合は、矢印ｄで示すように、工具駆動機構２０１及びディスク２１７を上昇させることで、研磨紙８８を確実に剥がすことができる。

図１７（ｂ）において、ディスク２１７に研磨紙８８を取付ける場合は、工具支持機構８７で支持した工具駆動機構２０１及びディスク２１７を交換用研磨紙収納部２３４の上方に移動させ、矢印ｅで示すように交換用研磨紙収納部２３４内に下降させる。そして、ディスク２１７を交換用研磨紙収納部２３４内に収納してある新品の研磨紙８８に押し付ける。これにより、研磨紙８８がディスク２１７に結合する。このとき、４つの切欠き２４３によって、工具支持機構８７の第１板状部２１２及び第２板状部２１３と交換用研磨紙収納部２３４とは干渉することがない。

この後、矢印ｆで示すように、工具駆動機構２０１及びディスク２１７を交換用研磨紙収納部２３４内から上昇させる。これで、ディスク２１７への研磨紙８８の取付けが完了する。

以上の図１７（ａ），（ｂ）で示したように、研磨紙８８の交換を人手を介することなく研磨紙交換装置３１を用いて自動で行うことができ、自動加工システム１０（図１参照）のより一層の自動化を進めることができる。また、研磨紙８８の交換時に研磨紙８８、ディスク２１７に作用する反力を力覚センサ８６（図６参照）で検知できるため、研磨紙８８の剥離時及び取付け時のロボット１３（図６参照）の駆動力を最適に設定することができ、研磨紙８８を確実に交換することができる。

以上に述べた自動加工システム１０によるワーク１５の加工を図１で順に説明する。なお、ＳＴＸＸはステップ番号を示す。
ＳＴ０１…ロボット１１に把持装置２５を装着し、搬入置き台４１に載せたワーク１５を把持させ、ワーク１５を穴開け加工台２１に搬送する。
ＳＴ０２…減圧ポンプ４３による負圧を利用して、穴開け加工台２１に設けた吸着装置を作動させ、ワーク１５を定位置に固定する。

ＳＴ０３…ロボット１１の把持装置２５を工具交換台２７に格納し、代って工具交換台２７に格納されていたドリル８２（図４参照）付きの工具駆動機構８１（図４参照）をロボット１１に装着する。
ＳＴ０４…ドリル８２でワーク１５に斜め穴を開ける。

ＳＴ０５…ロボット１１のドリル８２付き工具駆動機構８１を把持装置２５に交換し、穴開け加工台２１のワーク１５を把持装置２５で把持して切削加工台２２へ搬送する。
ＳＴ０６…切削加工台２２に設けた吸着装置を作動させ、ワーク１５を定位置に固定する。
ＳＴ０７…ロボット１２に装着したエンドミル８４付きの工具駆動機構８１（図５参照）でワーク１５を曲面形状に切削加工する。

ＳＴ０８…ロボット１１に装着した把持装置２５で切削加工台２２のワーク１５を把持して研磨加工台２３へ搬送する。
ＳＴ０９…研磨加工台２３に設けた吸着装置を作動させ、ワーク１５を定位置に固定する。
ＳＴ１０…ロボット１３に装着した研磨紙８８付きの工具駆動機構２０１（図１２（ａ）参照）でワーク１５を切削加工後の曲面形状を研磨加工する。

ＳＴ１１…ロボット１１に装着した把持装置２５で研磨加工台２３のワーク１５を把持して搬出置き台４２へ搬送する。そして、以上のＳＴ０１〜ＳＴ１１の作業を順次繰り返す。

このように、本発明では、従来、人手で行っていた民芸調家具等の木材の複雑な加工に複数のロボット１１，１２，１３を利用することで、平面への斜め穴加工、曲面形状の切削加工、曲面形状の研磨加工を連続して迅速に効率よく行うことができる。また、複数種類の加工を各ロボット１１，１２，１３で分担することで、多品種少量生産をも効率良く行うことができる。したがって、ワーク１５の生産性を高めることができる。

なお、本実施形態では、図１に示したように、ロボット１１では、ワーク１５の搬送と穴開け工具による穴開け加工、ロボット１２では、ワーク１５の曲面切削加工、ロボット１３では、ワーク１５の曲面研磨加工を行うものとした。これは、ロボット１２での切削加工及びロボット１３での研磨加工に長時間を要する場合であり、これらのロボット１２，１３の加工時間の長短によっては、ロボット１２及びロボット１３で各加工に加えて搬送を行ってもよい。

また、図１０（ｂ）では、エンドミル８４の外周刃１４４を２枚刃としたが、これに限らず、４枚刃としてもよく、また、図１１（ｂ）に示したエンドミル１７１の外周刃１７４を１２枚刃としたが、これに限らず、２〜１０枚刃としてもよい。さらに、図１０（ｃ）に示したように、外周刃１４４の円弧を４種類としたが、これに限らず、３〜５種類のいずれかとしてもよい。

本発明の自動加工システムは、木工加工に好適である。

本発明に係る自動加工システムの平面図。 本発明に係るロボットを示す側面図。 本発明に係るロボットの平面図。 本発明に係るロボットへの穴開け工具の取付け状態を示す要部側面図。 本発明に係るロボットへの切削工具の取付け状態を示す要部側面図。 本発明に係るロボットへの研磨工具の取付け状態を示す要部側面図。 ドリルの説明図。 ドリルの作用を示す作用図。 本発明に係るドリルの別実施形態を示す説明図。 本発明に係るエンドミルの説明図。 本発明に係るエンドミルの別実施形態を示す説明図。 本発明に係る研磨紙、工具駆動機構及び工具支持機構を示す側面図。 本発明に係る研磨紙取付構造を示す説明図。 本発明に係るワークの研磨加工を説明する作用図。 本発明に係る研磨紙交換装置を示す側面図。 本発明に係る研磨紙交換装置を示す平面図。 本発明に係る研磨紙交換装置の作用を示す作用図。

符号の説明

１０…自動加工システム
１１，１２，１３…マニピュレータ型多関節ロボット
１５…ワーク，１５Ｂ…斜め穴
１６…回転工具
２１，２２，２３…加工台
２５…把持装置
２７，２８…工具交換台
３１…研磨紙交換装置
３２…制御装置
８２，１００，１２１…穴開け工具（ドリル）
８４，１７１…切削工具（エンドミル）
８４Ａ，１７１Ａ…エンドミルの軸
８６…力覚センサ
８７…工具支持機構
８８…研磨工具（研磨紙）
１０１，１２８，１４２，１７２…シャンク
１０５，１３２…テーパ部
１４４，１７４…外周刃
１５１〜１５４，１８１〜１８４…円弧
１６１〜１６４，１９１〜１９４…円弧の中心線
２０１…工具駆動機構
２０２…筐体
２０４…連結ピン
２０６…環状部材
２１７…ディスク
２１８…圧縮コイルばね
２３４…交換用研磨紙収納部
２３６…爪（爪部）
Ｄ２，Ｄ４…ドリルの直径
Ｄ６，Ｄ７…エンドミルの直径
Ｒ１〜Ｒ８…円弧の曲率半径。

Claims (8)

1. 複数のマニピュレータ型多関節ロボットと、木材等のワークを加工するために前記マニピュレータ型多関節ロボットの先端部に工具駆動機構を介して装着する穴開け工具と、切削工具及び研磨工具等の回転工具と、前記ワークを複数の加工台間で搬送するために前記マニピュレータ型多関節ロボットに装着する把持装置と、これらの回転工具及び把持装置を交換するための工具交換台と、前記マニピュレータ型多関節ロボットの動作、前記回転工具の回転及び前記把持装置の把持動作を制御する制御装置とからなり、
   前記把持装置により前記ワークを把持し、搬送して、吸着機能を有する前記加工台の所定位置に固定し、前記穴開け工具により前記ワーク平面に斜め穴加工し、あるいは、前記切削工具により前記ワークを曲面形状に切削加工し、あるいは、前記研磨工具により前記曲面形状を所定形状に研磨することで、前記ワークの把持、搬送及び複数の加工の組み合わせを、複数の前記マニピュレータ型多関節ロボットが役割分担し、搬送と各加工とを協働して行うことを特徴とする自動加工システム。
2. 前記穴開け工具はドリルであり、このドリルの先端からシャンク側に向かってドリルの直径の０．５〜２．０倍の距離までは直径を一定にし、この範囲よりもシャンク側にはシャンク側に行くにしたがって直径を小さくしたテーパ部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の自動加工システム。
3. 前記切削工具はエンドミルであり、このエンドミルは、複数の異なる曲率半径の円弧をそれぞれ連続するように接続した外周刃を備え、前記複数の円弧のうちの最も大きな曲率半径はエンドミルの直径の０．５〜１．５倍とし、前記最も大きな曲率半径から先端側及びシャンク側へ順次曲率半径を小さくし、ワークの加工に際には、ワークの曲面形状に対応させて前記円弧を選択してその円弧の中心線を前記ワークの加工面に垂直になるようにエンドミルの軸を傾けて加工することを特徴とする請求項１に記載の自動加工システム。
4. 前記研磨工具は前記工具駆動機構側に設けたディスクに取付ける研磨紙であり、前記工具駆動機構を支持する支持機構は、前記マニピュレータ型多関節ロボット側に取付ける筐体と、この筐体に連結ピンを介してスイング自在に取付けるとともに前記工具駆動機構を内側に取付ける環状部材と、前記連結ピンと直交するように前記工具駆動機構の両側面と前記筐体との間に介在させた一対の圧縮コイルばねとから構成され、これらの圧縮コイルばねにより、前記工具駆動機構がスイングしたときに工具駆動機構を中立位置に戻すことを特徴とする請求項１に記載の自動加工システム。
5. 前記マニピュレータ型多関節ロボットの先端部と前記支持機構との間に力覚センサを設け、この力覚センサの出力信号に基づいて前記研磨紙の前記ワークへの押付け力を制御することを特徴とする請求項４に記載の自動加工システム。
6. 前記研磨紙を前記ディスクから剥がす爪と、ディスクに取付ける新品の研磨紙を収納する交換用研磨紙収納部とを備える研磨紙交換装置を設けたことを特徴とする請求項１，請求項４又は請求項５に記載の自動加工システム。
7. 前記マニピュレータ型多関節ロボットの先端部と前記支持機構との間に力覚センサを設け、この力覚センサの出力信号に基づいて前記研磨紙の交換に関わる力を制御することを特徴とする請求項６に記載の自動加工システム。
8. 前記複数のマニピュレータ型多関節ロボット間の位置座標系を相互に変換可能としたことを特徴とする請求項１に記載の自動加工システム。
   

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